混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)，屬于電磁齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)動(dòng)力汽車(chē)燃油利用率低、尾氣排放污染環(huán)境，節(jié)能減排已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，其中混合動(dòng)力汽車(chē)作為一種新能源汽車(chē)，具有燃油經(jīng)濟(jì)性高、尾氣排放低、續(xù)航里程長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為解決該問(wèn)題的有效途徑。
[0003 ]混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力耦合系統(tǒng)主要分為機(jī)械式和電磁式兩種工作方式。機(jī)械式混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)主要是把由電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)提供的兩種動(dòng)力源通過(guò)多自由度機(jī)械行星齒輪高效耦合，兩種動(dòng)力源在不同行駛工況下靈活配合，使內(nèi)燃機(jī)工作于最佳燃油區(qū)域，但其存在機(jī)械式行星齒輪電機(jī)體積龐大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且易出現(xiàn)機(jī)械疲勞、摩擦損耗、震動(dòng)噪音及潤(rùn)滑障礙等問(wèn)題;最為典型的電磁式混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)由雙轉(zhuǎn)子電機(jī)構(gòu)成，可有效規(guī)避機(jī)械式動(dòng)力耦合系統(tǒng)存在的上述問(wèn)題，但在該類(lèi)系統(tǒng)中，采用集電環(huán)和電刷與外部電路相連的內(nèi)轉(zhuǎn)子電樞繞組在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)易使集電環(huán)和電刷之間產(chǎn)生火花和相應(yīng)磨損;無(wú)刷化電磁式混合動(dòng)力耦合系已成為電磁式混合動(dòng)力汽車(chē)采取的熱門(mén)技術(shù)解決方案，但由于現(xiàn)有無(wú)刷化雙轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)電機(jī)體積小，難以實(shí)現(xiàn)大功率的動(dòng)力合成與轉(zhuǎn)矩傳遞，又使得該類(lèi)電磁式混合動(dòng)力系統(tǒng)難以在重型運(yùn)輸、公共交通等大功率作業(yè)場(chǎng)合使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實(shí)用新型提出一種復(fù)合電機(jī)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案，結(jié)合永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)方法和機(jī)械式諧波齒輪傳動(dòng)原理，并利用少極差磁場(chǎng)錯(cuò)極原理及磁導(dǎo)諧波技術(shù)，使得兩種不同極數(shù)的永久磁場(chǎng)在特定波數(shù)的區(qū)域異極性相互耦合，實(shí)現(xiàn)力矩傳遞、變速傳動(dòng)及能量流的分配與傳輸。
[0005]該混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)主要零部件包括定子機(jī)殼、定子鐵芯、定子繞組、復(fù)合轉(zhuǎn)子鐵芯、復(fù)合轉(zhuǎn)子內(nèi)圈永磁體、復(fù)合轉(zhuǎn)子外圈永磁體、磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子、磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子支撐架、內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體、輸入軸和輸出軸、軸承、軸承端蓋、支撐架及液壓缸，其中內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯與輸入軸相連，內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體與復(fù)合轉(zhuǎn)子內(nèi)圈永磁體以及復(fù)合轉(zhuǎn)子外圈永磁體均以N、S極交替排列，磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯及復(fù)合轉(zhuǎn)子鐵芯同軸安裝，并與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體及復(fù)合轉(zhuǎn)子內(nèi)圈永磁體之間均存在氣隙，定子鐵芯上纏有定子繞組，且定子鐵芯與復(fù)合轉(zhuǎn)子外圈永磁體之間存在氣隙。
[0006]結(jié)合圖3來(lái)說(shuō)明該混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)的工作原理，輸入軸和輸出軸作為兩個(gè)機(jī)械端口分別與內(nèi)燃機(jī)和車(chē)輪相連，定子機(jī)殼、定子鐵芯、定子繞組以及復(fù)合轉(zhuǎn)子外圈永磁體構(gòu)成外電機(jī)，是系統(tǒng)電功率的輸入端口，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)和外電機(jī)的共同作用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功率流與電功率流的合成及能量傳輸，通過(guò)控制兩種功率流的比例，并與離合一制動(dòng)系統(tǒng)配合，使混合動(dòng)力汽車(chē)在啟動(dòng)、重載、爬坡、加速、剎車(chē)以及高速巡航等不同運(yùn)行工況下，內(nèi)燃機(jī)始終運(yùn)行于最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)，實(shí)現(xiàn)整車(chē)的效率最高和排放最少。
[0007]該混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)的主要參數(shù)之間存在如下關(guān)系:定子鐵芯的槽數(shù)為Ns，復(fù)合轉(zhuǎn)子外圈永磁體極對(duì)數(shù)為pm，二者之間存在多種配比關(guān)系，為了獲得較大的轉(zhuǎn)矩密度，應(yīng)當(dāng)使電機(jī)的節(jié)距和極距相近，因此，定子鐵芯的槽數(shù)Ns和復(fù)合轉(zhuǎn)子外圈永磁體極對(duì)數(shù)Pm之間滿足Ns = 2pm ± 2的約束條件;對(duì)于三相永磁電機(jī)來(lái)說(shuō)，定子鐵芯的槽數(shù)Ns還應(yīng)能夠被3整除;復(fù)合轉(zhuǎn)子內(nèi)圈永磁體極對(duì)數(shù)為pi，內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)為P2，磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子波數(shù)為他，極對(duì)數(shù)口1和口2為彼此互素的正整數(shù)對(duì)，并滿足口1>2 4112=他、1 <Nb〈4的約束條件。
[0008]采用上述技術(shù)方案可以達(dá)到如下技術(shù)效果:(1)克服了機(jī)械式齒輪傳動(dòng)易出現(xiàn)機(jī)械疲勞、摩擦損耗、震動(dòng)噪音及潤(rùn)滑障礙等問(wèn)題，傳動(dòng)效率大大提高，具有高效節(jié)能、低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，廣泛推廣可極大地節(jié)省能源；(2)采用少極差磁場(chǎng)錯(cuò)極原理及磁導(dǎo)諧波技術(shù)，使得內(nèi)部永磁諧波齒輪的磁場(chǎng)耦合程度明顯增大，且凸極式磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子的凸極波數(shù)有限，不僅提高了系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩密度，而且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命極限得到顯著提高，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)；(3)采用永磁傳動(dòng)技術(shù)，可以使機(jī)構(gòu)在過(guò)載時(shí)因主、從動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)而隨時(shí)切斷傳動(dòng)關(guān)系，對(duì)負(fù)載和原動(dòng)機(jī)起到保護(hù)作用；(4)多端口結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)和外電機(jī)的共同作用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功率流與電功率流的合成及能量傳輸，通過(guò)控制兩種功率流的比例，使混合動(dòng)力汽車(chē)在不同運(yùn)行工況下，內(nèi)燃機(jī)始終運(yùn)行于最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)，實(shí)現(xiàn)整車(chē)的效率最高和排放最少。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)具體結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2是混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)徑向結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D。
[0011 ]圖3是混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)工作原理示意圖。
[0012]以上圖中:1.支撐架，2.液壓缸，3.軸承，4.軸承，5.軸承端蓋，6.軸承，7.輸入軸，8.磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子，9.復(fù)合轉(zhuǎn)子內(nèi)圈永磁體，10.復(fù)合轉(zhuǎn)子鐵芯，11.定子鐵芯，12.定子繞組，13.引出線，14.復(fù)合轉(zhuǎn)子外圈永磁體，15.磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子支撐架，16.軸承，17.軸承，18.支撐架，19.軸承，20.軸承端蓋，21.輸出軸，22.內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯，23.內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體，24.定子機(jī)殼，25.車(chē)輪，26.輸出軸，27.整流器一，28.蓄電池，29.整流器二，30.起發(fā)動(dòng)機(jī)，31.傳送帶，32.離合器，33.內(nèi)燃機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本實(shí)用新型提出一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)，它是針對(duì)機(jī)械式混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)存在電機(jī)體積龐大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易出現(xiàn)機(jī)械疲勞、摩擦損耗、震動(dòng)噪音及潤(rùn)滑障礙等問(wèn)題，由雙轉(zhuǎn)子電機(jī)構(gòu)成的電磁式混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)在內(nèi)轉(zhuǎn)子電樞繞組高速旋轉(zhuǎn)時(shí)易使集電環(huán)和電刷之間產(chǎn)生火花和相應(yīng)磨損的問(wèn)題，以及當(dāng)前無(wú)刷化雙轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)電機(jī)體積小，難以實(shí)現(xiàn)大功率動(dòng)力合成與轉(zhuǎn)矩傳遞，限制其在重型運(yùn)輸、公共交通等大功率作業(yè)場(chǎng)合使用的問(wèn)題而提出的。
[0014]從圖1和圖2可知，混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)磁導(dǎo)諧波式磁齒輪復(fù)合電機(jī)主要由內(nèi)部永磁式諧波齒輪和外部模塊化永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，其中內(nèi)部永磁式諧波齒輪的主要零部件包括內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯22、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體23、磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子8、磁導(dǎo)波轉(zhuǎn)子支撐架15、復(fù)合轉(zhuǎn)子內(nèi)圈永磁體9，其中內(nèi)轉(zhuǎn)